EP2489840A1 - Energy storage device and method for its operation - Google Patents

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EP2489840A1
EP2489840A1 EP11190429A EP11190429A EP2489840A1 EP 2489840 A1 EP2489840 A1 EP 2489840A1 EP 11190429 A EP11190429 A EP 11190429A EP 11190429 A EP11190429 A EP 11190429A EP 2489840 A1 EP2489840 A1 EP 2489840A1
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EP
European Patent Office
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pressure
transducer
energy
energy storage
air
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Withdrawn
Application number
EP11190429A
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German (de)
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Inventor
Klaus Ramming
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AGO AG Energie and Anlagen AG
Original Assignee
AGO AG Energie and Anlagen AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/005Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for by means of hydraulic motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • F04B39/0011Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons liquid pistons
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00Systems for storing electric energy
    • H02J15/006Systems for storing electric energy in the form of pneumatic energy

Abstract

The device (2-5) has a transducer (9) which compresses air from output pressure to a storage pressure using energy and releases the air from reservoir pressure to outlet pressure. A liquid piston converter with a liquid piston compresses and expands the air. A pump pumps a piston liquid using the energy and a piston fluid drivable fluid motor drives the shaft. The heat transfer fluid heat is discharged from the piston converter, and heat transfer fluid heat is supplied in the converter, so that the heat transfer fluid from the piston liquid is fluidly separated. Independent claims are included for the following: (1) energy storage system; and (2) method for operating energy storage device.

Description

  • Die Erfindung betrifft zunächst einen Energiespeicher mit einem Wandler zum Verdichten von Luft von einem Ausgangsdruck bis auf einen Speicherdruck unter Einsatz von Energie sowie zum Entspannen der Luft von dem Speicherdruck auf den Ausgangsdruck, und mit einem Druckspeicher, in den die mittels des Wandlers verdichtete Luft ladbar und aus dem die verdichtete Luft zum Entspannen durch den Wandler wieder ablassbar ist, wobei beim Ablassen an einer rotierbaren Welle des Wandlers die Energie im Wesentlichen zurück gewinnbar ist, wobei der Wandler mindestens einen Flüssigkolbenwandler mit jeweils einem Flüssigkolben zum Verdichten und Entspannen der Luft aufweist, eine Pumpe zum Pumpen einer Kolbenflüssigkeit des mindestens einen Flüssigkolben unter Einsatz der Energie sowie einen mittels der Kolbenflüssigkeit antreibbaren Flüssigkeitsmotor zum Antreiben der Welle, wobei aus dem mindestens einen Flüssigkolbenwandler mittels einer Wärmeträgerflüssigkeit Wärme abführbar und in The invention firstly relates to an energy storage device having a transducer for compressing air from an initial pressure to a storage pressure using energy as well as to relax the air from the accumulator pressure to the starting pressure, and with a pressure accumulator, into which the compacted by means of the converter air loadable and from which the compressed air is to relax by the transducer again be drained, wherein the energy is substantially back obtainable when draining on a rotatable shaft of the transducer, the transducer having at least one liquid piston transducer, each with a liquid piston to compress and relax the air, a pump for pumping a liquid piston of the piston at least one liquid using the energy as well as a drivable means of the piston liquid fluid motor for driving said shaft, said discharged from the at least one liquid piston transducer by means of a heat transfer fluid and heat in den mindestens einen Flüssigkolbenwandler mittels der Wärmeträgerflüssigkeit Wärme zuführbar ist. the at least one liquid piston transducer means of the heat carrier liquid heat is supplied. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Energiespeichers. The invention further relates to a method of operating such an energy storage device.
  • Ein Energiespeicher und ein Verfahren der vorgenannten Art ist aus An energy storage and a method of the aforementioned kind is known from WO 2008/139267 A1 WO 2008/139267 A1 bekannt. known. Sie wandeln zugeführte Energie beim Speichern in potenzielle Energie der verdichteten Luft und umgekehrt beim Entnehmen die potenzielle Energie der verdichteten Luft in die Rotation einer Turbine. They convert energy supplied when saving potential energy of the compressed air, and vice versa when removing the potential energy of the compressed air into the rotation of a turbine. Solche Energiespeicher (Luftdruckspeicher oder CAES, Compressed Air Energy Storage) bieten die Möglichkeit, insbesondere bei Stromüberschuss im größeren Maßstab elektrischen Strom zu speichern und bei Strombedarf wieder zu entnehmen. Such energy storage (CAES or air pressure accumulator, Compressed Air Energy Storage) offer the possibility, especially when excess electricity on a larger scale to save electricity and to take back with power demand.
  • Im Flüssigkolbenwandler können über die Kolbenflüssigkeit derart große Wärmeströme beim Verdichten in das Gas und beim Entspannen aus dem Gas geführt werden, dass auch schnelle Druck- und Volumenänderungen im Wesentlichen isotherm verlaufen. In the liquid piston converter such large heat flows during compression in the gas and while relaxing from the gas can be led through the piston fluid that even rapid pressure and volume changes run essentially isothermal. Flüssigkolbenwandler ermöglichen in einem Schritt beim Verdichten und beim Entspannen ein Druckverhältnis zwischen Ausgangs- und Speicherdruck von 1 : 3 bis 1 : 30 je nach Gestaltung der Wärmeübertragungsfläche. Liquid piston converters enable, in a step during compression and while relaxing a pressure ratio between the output and storage pressure of from 1: 3 to 1: 30 depending on the design of the heat transfer surface. Die isotherme Verdichtung ermöglicht die Wärmeab- und -zufuhr auf einem niedrigen Temperaturniveau. The isothermal compression allows for heat dissipation and supply at a low temperature level. Die Kolbenflüssigkeit kann im Wesentlichen auf Umgebungstemperatur gehalten und die Umgebung als Wärmespeicher genutzt werden: Beim Speichern kann die freiwerdende Wärme mit niedriger Temperatur an die Umgebung abgegeben werden und beim Entnehmen wiederum aus der Umgebung Umweltwärme aufgenommen werden. The piston liquid can be used as the ambient heat storage maintained at substantially ambient temperature and: Saving the released heat can be delivered at low temperature to the environment and environmental heat are taken when removing again from the environment. Weder Wärmespeicher noch die Verwendung hochtemperaturfester Komponenten sind so erforderlich. Neither heat storage nor the use of high temperature resistant components are required. Im gesamten System treten keine hohen Temperaturen auf. Throughout the system, no high temperatures occur. Sämtliche Materialien und Speicher sind lediglich Temperaturen im Umfeld der Umgebungstemperatur ausgesetzt. All materials and storage are only exposed to temperatures in the vicinity of the ambient temperature. Hierdurch sinken das Gefährdungspotenzial und die Materialanforderungen. Thereby decrease the risk potential and the material requirements.
  • Beim praktischen Einsatz der bekannten Energiespeicher zeigt sich, dass bei Drücken oberhalb von etwa 20 bar die mit der Kolbenflüssigkeit aus den Flüssgkolbenwandlern abgeführte Kühlleistung nicht ausreicht, um die Temperatur des bekannten Energiespeichers konstant zu halten. In practical use of the known energy storage shows that bar is not sufficient the dissipated with the piston fluid from the Flüssgkolbenwandlern cooling capacity at pressures above about 20 to maintain the temperature of the known energy store constant.
  • Aufgabe task
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung des Energiespeichers sicherzustellen. The invention has for its object to ensure the cooling of the energy store.
  • Lösung solution
  • Ausgehend von den bekannten Energiespeichern wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass die Wärmeträgerflüssigkeit von der Kolbenflüssigkeit fluidtechnisch getrennt ist. Starting from the known energy storage systems, it is proposed according to the invention that the heat transfer liquid from the liquid piston is fluidly isolated. Die Um- und Durchströmung mit einer separaten Wärmeträgerflüssigkeit erlaubt den Eintrag von signifikant höheren Kühl- und Heizleistungen in den Flüssigkolben. Implementation and flow with a separate heat transfer fluid allows the entry of significantly higher cooling and heating in the liquid pistons.
  • Ein erfindungsgemäßer Energiespeicher kann bereits mit einem einzelnen Flüssigkolbenwandler und einem Reservoir für die Kolbenflüssigkeit des Flüssigkolben betrieben werden. An inventive energy storage can already be operated with a single liquid piston converter and a reservoir for the liquid piston of the liquid pistons. Durch Parallelschaltung von zwei identischen Flüssigkolbenwandlern und alternierenden Betrieb kann zum Einen auf das Reservoir verzichtet werden. By parallel connection of two identical liquid piston transducers and alternating operation can be dispensed with the reservoir on the one hand. Zum Andern wird die Luft in einem im Wesentlichen kontinuierlichen Strom verdichtet oder entspannt. For changing the air is compressed in a substantially continuous stream or relaxed.
  • Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Energiespeicher einen von der Wärmeträgerflüssigkeit durchflossenen Wärmetauscher an dem Druckspeicher auf, mittels dessen Wärme aus dem Druckspeicher abführbar und Wärme dem Druckspeicher zuführbar ist. Preferably, an inventive energy storage a traversed by the heat transfer fluid heat exchanger to the accumulator on, by means of which heat dissipated from the heat accumulator and is supplied to the pressure accumulator. In einem solchen Energiespeicher kann die Temperatur der verdichteten Luft in dem Druckspeicher auf einem gewünschten Niveau gehalten werden. In such an energy storage device, the temperature of the compressed air can be held in the accumulator at a desired level. Insbesondere kann eine unerwünschte Erwärmung beim Speichern vermieden oder das Temperaturniveau nach dem Speichern und vor dem Entnehmen erhöht werden. In particular, undesired heating while saving can be prevented or the temperature level to be increased after saving and before removing.
  • Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßer Energiespeicher mindestens eine Turbomaschine zum Vorverdichten oder Nachentspannen der Luft zwischen einem Luftanschluss und dem mindestens einen Flüssigkolbenwandler auf. Preferably, an inventive energy storage on at least a turbomachine for supercharging or Nachentspannen of air between an air inlet and the at least one liquid piston converter. Auch wenn die Verdichtung in den Turbomaschinen isentrop und nicht isotherm abläuft, erreicht man - gegebenen Falls mit einer Zwischenkühlung - eine sehr gute Annäherung an eine isotherme Verdichtung. Although the compression isentrop in the turbomachinery and not isothermal runs, can be reached - given case with intermediate cooling - a very good approximation to an isothermal compression. Turbomaschinen eignen sich sehr gut zur Verdichtung und Entspannung von großen Volumenströmen bei relativ geringen Druckdifferenzen. Turbomachinery are very suitable for compression and expansion of large volume flows at relatively low pressure differences. Genau dieser Vorteil wird bei der Verdichtung und Entspannung von Luft auf Umgebungsdruck ausgenutzt, bei denen ein hoher Luftvolumenstrom verarbeitet werden muss. Exactly this advantage is exploited in the compression and expansion of air at ambient pressure, where a high air flow rate to be processed. Im Vergleich zu Turbomaschinen ist bis zu einem Druckniveau von etwa 10 bar der technische und materielle Aufwand der Luftverdichtung mittels Flüssigkolbenverdichtern unwirtschaftlich hoch. Compared to turbomachinery the technical and material cost of the air compression piston compressors by means of liquid is uneconomically high bar up to a pressure level of about 10 degrees.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßer Energiespeicher eine Mehrzahl der Flüssigkolbenwandler auf zum Laden und Entladen eines gemeinsamen Druckspeichers, sowie eine Kolbensteuerung zum Verbinden jeweils genau eines ersten der Flüssigkolbenwandler aus der Mehrzahl mit den übrigen Flüssigkolbenwandlern aus der Mehrzahl. In a particularly advantageous embodiment, an inventive energy storage a plurality of said liquid piston converter for charging and discharging a common pressure accumulator, and a piston control for connecting in each case precisely a first of said liquid piston transducer of the plurality with the remaining liquid piston transducers of said plurality. Beim Laden und Entladen des gemeinsamen Druckspeichers können die Flüssigkolbenwandler eines solchen erfindungsgemäßen Energiespeichers phasenverschoben parallel betrieben werden, was zu einer sehr gleichmäßigen Leistungsaufnahme und -abgabe des Energiespeichers beiträgt: Je mehr Flüssigkolbenwandler phasenverschoben betrieben werden, umso gleichmäßiger wird die Leistungsaufnahme und -abgabe. During charging and discharging of the common pressure accumulator, the liquid piston transducer of such energy storage according to the invention can be operated in parallel phase, which contributes to a very uniform power consumption and release of the energy store, the more liquid piston transducers are operated out of phase, the more uniform is the power and release.
  • Weiterhin vorzugsweise weist ein solcher erfindungsgemäßer Energiespeicher eine Wandlergruppe mit mindestens einer Axialkolbenmaschine je Flüssigkolbenwandler auf. Further preferably, such an inventive energy storage to a converter group having at least one axial piston machine each liquid piston converter. Axialkolbenmaschinen erlauben eine Einstellung des Volumenstroms unabhängig vom Differenzdruck. Axial piston machines allow adjustment of the volume flow independent of the differential pressure. Sie fördern zum Beginn der Verdichtung, wenn die Druckdifferenz zwischen Saugzylinder und Druckzylinder noch nahezu Null ist, einen maximalen und am Ende der Verdichtung sowie während des Ausschiebens der verdichteten Luft bei einer hohen Druckdifferenz einen minimalen Volumenstrom. They promote the start of compression, when the pressure difference between the suction cylinder and the impression cylinder is even almost zero, and a maximum at the end of the compression and during the pushing-out of the compressed air at a high pressure difference a minimal volume flow. Hierdurch ist die Leistungsaufnahme und -abgabe des Energiespeichers sehr gleichmäßig. In this way, the power consumption and output of the energy storage is very even. Axialkolbenmaschinen können darüber hinaus sowohl als Pumpen als auch als Flüssigkeitsmotor betrieben und für die Ein- und Ausspeicherung der Luft genutzt werden. Axial piston machines can be operated as a pump or as a liquid motor and used for the injection and withdrawal of the air beyond. Die Wandlergruppe eines solchen erfindungsgemäßen Energiespeichers stellt zu jedem Zeitpunkt beim Laden jedem Flüssigkolbenwandler eine eigene Pumpe und beim Entladen einen eigenen Flüssigkeitsmotor bereit, da in jedem der Flüssigkolbenwandler die Kolbenflüssigkeit einen anderen Druck aufweist. The transducer array of such energy storage according to the invention provides at all times when loading each liquid piston converter its own pump and discharging its own liquid engine ready, as in each of the liquid piston converter piston liquid has a different pressure. Alternativ können mehrere der Flüssigkolbenwandler über geregelte Druckminderventile mit einer gemeinsamen Pumpe oder einem gemeinsamen Flüssigkeitsmotor betrieben werden. Alternatively, a plurality of the liquid piston transducer through regulated pressure reducing valves with a common pump or a common liquid motor can be operated.
  • Vorteilhafter Weise sind ein erster erfindungsgemäßer Energiespeicher für einen ersten Speicherdruck und ein zweiter erfindungsgemäßer Energiespeicher für einen zweiten Speicherdruck oberhalb des ersten Speicherdrucks derart in einem Energiespeichersystem kombiniert, dass ein Luftanschluss aus einer Umgebung des Energiespeichersystems zu dem Wandler des ersten Energiespeichers führt und eine Luftleitung zwischen dem Wandler des ersten Energiespeichers und dem Wandler des zweiten Energiespeichers verläuft. Advantageously, a first inventive energy storage for a first storage pressure and a second inventive energy storage for a second storage pressure above the first accumulator pressure are combined in such a way in an energy storage system that requires an air supply from an environment of the energy storage system leads to the transducer of the first energy storage device and an air line between the extends converter of the first energy storage device and the transducer of the second energy store. In einem solchen Energiespeichersystem kann in dem Druckspeicher des zweiten Energiespeichers durch den höheren Speicherdruck eine höhere Energiedichte erzielt werden. In such an energy storage system, a higher energy density can be obtained in the pressure accumulator of the second energy storage means by the higher storage pressure. Der Druckspeicher des ersten Energiespeichers dient im Wesentlichen dem Massenausgleich zum zweiten Energiespeicher. The accumulator of the first energy storage device is used essentially to the mass balance for the second energy store. Der Druckspeicher des zweiten Energiespeichers weist eine im Vergleich deutlich höhere Kapazität (in kWh/m 3 ) auf. The accumulator of the second energy store has a significantly higher capacity in comparison (in kWh / m 3).
  • Vorzugsweise weist ein solches Energiespeichersystem einen Bypass zwischen dem Druckspeicher des ersten Energiespeichers und dem Druckspeicher des zweiten Energiespeichers auf. Preferably, such an energy storage system in a bypass between the accumulator of the first energy storage device and the pressure accumulator of the second energy store. Durch den Bypass können die Druckspeicher der beiden Energiespeicher beim Speichern zu einem Speichervolumen solange zusammengeschaltet werden, bis der Speicherdruck des ersten Energiespeichers erreicht ist. Through the bypass the accumulator of the two energy storage while saving can be connected to a storage volume until the storage pressure of the first energy storage is reached.
  • Besonders bevorzugt weist ein solches Energiespeichersystem mindestens einen weiteren erfindungsgemäßen Energiespeicher für einen weiteren Speicherdruck zwischen dem ersten Speicherdruck und dem zweiten Speicherdruck auf, wobei der Wandler des mindestens einen weiteren Energiespeichers die Luftleitung unterbricht. Particularly preferably such an energy storage system comprises at least one additional energy storage according to the invention for a further memory pressure between the first memory and the second pressure accumulator pressure, said transducer of at least one further energy storage device interrupts the air line. In einem solchen Energiespeichersystem ist beispielsweise der Ausgangsdruck des ersten Energiespeichers Umgebungsdruck und der Ausgangsdruck jedes weiteren und des zweiten Energiespeichers jeweils der Speicherdruck des in der Reihenschaltung vorhergehenden Energiespeichers. In such an energy storage system is for example the output pressure of the first energy store ambient pressure and the output pressure of each other and the second energy store in each case the memory of the previous pressure in the series circuit of the energy store.
  • Ausgehend von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass die Wärmeträgerflüssigkeit in einem Wärmeausgleichssystem von einer Kolbenflüssigkeit des Flüssigkolbenwanders (13, 26, 27) fluidtechnisch getrennt ist. Starting from the known method is proposed according to the invention is that the heat transfer fluid in a heat equalization system of a piston liquid of the liquid piston Wanders (13, 26, 27) is fluidly isolated. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist mit einem erfindungsgemäßen Energiespeicher ausführbar und zeichnet sich durch die dort genannten Vorteile aus. An inventive method can be executed with an inventive energy storage, and is characterized by the above-mentioned advantages there.
  • Vorzugsweise wird im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens beim Speichern aus dem Druckspeicher Wärme derart abgeführt, dass eine Temperatur in dem Druckspeicher nicht steigt, also im Wesentlichen konstant bleibt oder sogar sinkt. Preferably is removed such that a temperature in the pressure accumulator does not increase, so remains substantially constant or even decreases in the context of a method according to the invention when storing heat from the pressure accumulator. So wird eine durch Erwärmung bedingte Steigerung des von dem Wandler beim Verdichten zu überwindenden Gegendrucks vermieden. So one caused by warming increase to be overcome by the transducer during compression back pressure is avoided.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen Speichern und Entnehmen dem Druckspeicher Wärme zugeführt. In a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention the pressure accumulator, heat is supplied between storage and removal. In einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren durch die Erwärmung der Druck und damit die Energiedichte in dem Druckspeicher und die beim Entnehmen zu gewinnende Energie gesteigert. In such a method according to the invention by heating the pressure and therefore the energy density in the pressure accumulator and the increased during removal to be recovered energy. Wird der Druckspeicher beim Speichern auf Umgebungstemperatur gehalten, dann kann für diese Erwärmung beispielsweise Niedertemperaturabwärme aus technischen Prozessen oder die Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft und Grundwasser genutzt werden. If the accumulator kept at ambient temperature while saving, then, for example, low-temperature waste heat from industrial processes or the temperature difference between ambient air and groundwater can be used for this warming.
  • Weiterhin wird vorzugsweise im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens beim Entnehmen dem Druckspeicher Wärme derart zugeführt, dass eine Temperatur in dem Druckspeicher nicht sinkt, also im Wesentlichen konstant bleibt oder sogar steigt. Furthermore, it is preferably fed in such a way within the framework of a method according to the invention when removing the heat accumulator that the temperature does not drop in the pressure accumulator, thus remains substantially constant or even increases. So wird eine durch Abkühlung bedingte Minderung des von dem Wandler beim Entspannen nutzbaren Druckdifferenz vermieden. So a conditional reduction by cooling the usable from the transducer while relaxing pressure difference is avoided.
  • Vorteilhafter Weise wird eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Energiespeichern jeweils gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren derart betrieben, dass der Ausgangsdruck eines ersten der Energiespeicher ein Umgebungsdruck und der Ausgangsdruck jedes weiteren der Energiespeicher jeweils der Speicherdruck eines der Energiespeicher ist. Advantageously, is operated a plurality of energy storage devices according to the invention, respectively according to a method according to the invention such that the output pressure of a first one of the energy storage an ambient pressure and the output pressure of each of another of the energy storage device is in each case the storage pressure of the energy storage. Die Energiespeicher sind so derart in Reihe geschaltet, dass in jedem weiteren Energiespeicher gegenüber dem vorhergehenden jeweils ein höherer Speicherdruck und eine höhere Energiedichte erzielt wird. The energy storage are connected in series such that in each further energy storage compared to the previous respectively a higher storage pressure and a higher energy density is achieved.
  • Bevorzugt arbeiten in einem erfindungsgemäßen Verfahren in dem Wandler eine Mehrzahl der Flüssigkolbenwandler derart phasenverschoben, dass zu jedem Zeitpunkt ein erster der Flüssigkolbenwandler aus der Mehrzahl den übrigen Flüssigkolbenwandlern aus der Mehrzahl entgegengesetzt arbeitet. Preferably, a plurality of the liquid piston converters operate phase-shifted such that a first of said liquid piston transducer of the plurality works opposite of said plurality at any time the remaining liquid piston transducers in an inventive method in the transducer. Eine solche Taktung ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb eines erfindungsgemäßen Energiespeichers. Such clocking enables a particularly efficient operation of an energy storage according to the invention.
  • Besonders bevorzugt wird in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren zu jedem Zeitpunkt die Kolbenflüssigkeit zwischen dem ersten und den übrigen Flüssigkolbenwandlern ausgetauscht. the piston between the first liquid and the remaining liquid piston transducers is replaced Particularly preferred in such a method of the invention at any time. Der erfindungsgemäße Energiespeicher benötigt dann keinen separaten Vorratsbehälter zum Speisen der Flüssigkolbenwandler mit der Kolbenflüssigkeit. The energy storage unit according to the invention then does not require a separate reservoir for supplying the liquid piston transducer with the piston liquid.
  • Ausführungsbeispiel embodiment
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert. The invention is explained below with reference to two exemplary embodiments. Es zeigen in Prinzipskizzen These show, in schematic diagrams
  • Fig. 1a FIG. 1a
    ein erstes Energiespeichersystem mit erfindungsgemäßen Energiespeichern, a first energy storage system with inventive energy storage,
    Fig. 1b FIG. 1b
    einen der Energiespeicher des ersten Energiespeichersystems im Detail und one of the energy storage of the first energy storage system in detail and
    Fig. 1c Fig. 1c
    ein Detail des Wärmeausgleichssystems des ersten Energiespeichersystems, a detail of the heat balance system of the first energy storage system,
    Fig. 2a FIG. 2a
    ein zweites Energiespeichersystem mit erfindungsgemäßen Energiespeichern, a second energy storage system with inventive energy storage,
    Fig. 2b Fig. 2b
    einen der Energiespeicher des zweiten Energiespeichersystems im Detail, one of the energy storage of the second energy storage system in detail,
    Fig. 3 Fig. 3
    ein drittes Energiespeichersystem mit erfindungsgemäßen Energiespeichern sowie a third energy storage system with inventive energy storage and
    Fig. 4a FIG. 4a
    den Füllstand der Flüssigkolbenwandler in einem Zyklus beim Laden des dritten Energiespeichersystems und the level of the liquid piston transducer in a cycle during charging of the third energy storage system, and
    Fig. 4b Fig. 4b
    den Füllstand der Flüssigkolbenwandler in einem Zyklus bei Entnahme aus dem dritten Energiespeichersystem. the level of the liquid piston converter in a cycle of removal from the third energy storage system.
  • Das in den The in Figuren 1a bis 1c 1a to 1c gezeigte erste Energiespeichersystem 1 weist vier erfindungsgemäße Energiespeicher 2, 3, 4, 5, ein gemeinsames Wärmeausgleichssystem 6 und an dem ersten Energiespeicher 2 einen Luftanschluss 7 zur Umgebung auf. first energy storage system 1 shown has four energy storage according to the invention 2, 3, 4, 5, a common thermal compensation system 6 and to the first energy storage 2 is an air supply 7 to the surroundings. Die Energiespeicher 2, 3, 4, 5 sind über eine gemeinsame Luftleitung 8 in Reihe geschaltet. The energy storage 2, 3, 4, 5 are connected via a common air line 8 in series.
  • Die Energiespeicher 2, 3, 4, 5 sind prinzipiell identisch aufgebaut: Jeder The energy storage 2, 3, 4, 5 are constructed in principle identical: each
  • Energiespeicher 2, 3, 4, 5 weist einen Wandler 9 und einen Druckspeicher 10 auf, die Druckspeicher 10 von je zwei hintereinander geschalteten Energiespeichern 2, 3, 4, 5 sind jeweils über einen Bypass 11 verbunden, die mittels eines Ventils 12 schließbar ist. Energy storage 2, 3, 4, 5 comprises a transducer 9, and a pressure accumulator 10, the accumulator 10 of each two series-connected energy storage units 2, 3, 4, 5 are each connected via a bypass 11, which is closable by a valve 12th Die Wandler 9 weisen jeweils zwei Flüssigkolbenwandler 13, eine Pumpe 14 und einen Flüssigkeitsmotor 15 (hier: eine Turbine auf. The converters 9 each have two liquid piston converter 13, a pump 14 and a fluid motor 15 (in this case a turbine.
  • Der erste Energiespeicher 2 ist für Umgebungsdruck (1 bar) als Ausgangsdruck und einen Speicherdruck bis zu 5 bar ausgelegt: Die Pumpe 14 ist eine einfache Umwälzpumpe, die Flüssigkolbenwandler 13 weisen ein Volumen von je 25 m 3 auf, der Druckspeicher 10 ist ein Behälter mit einem Volumen von 200 m 3 . The first energy storage 2 is ambient pressure (1 bar) designed as a base pressure and a storage pressure of up to 5 bar: The pump 14 is a simple circulation pump, the liquid piston converter 13 have a volume of 25 m 3, the accumulator 10 is a container having a volume of 200 m 3.
  • Der zweite Energiespeicher 3 ist für 5 bar Ausgangsdruck und einen Speicherdruck bis zu 20 bar ausgelegt: Die Pumpe 14 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe, die Flüssigkolbenwandler 13 weisen ein Volumen von 8 m 3 auf, der Druckspeicher 10 ist ein Behälter mit einem Volumen von 200 m 3 . The second energy storage device 3 is designed bar for 5 bar outlet and a storage pressure of up to 20: The pump 14 is a multi-stage centrifugal pump, the liquid piston converter 13 have a volume of 8 m 3, the accumulator 10 is a container having a volume of 200 m third
  • Der dritte Energiespeicher 4 ist für 10 bar Ausgangsdruck und einen Speicherdruck bis zu 70 bar ausgelegt: Die Pumpe 14 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe, die Flüssigkolbenwandler 13 weisen ein Volumen von 2 m 3 auf, der Druckspeicher 10 ist ein Behälter mit einem Volumen von 200 m 3 . The third energy store 4 is the starting pressure of 10 bar and a storage pressure of up construed to 70 bar: The pump 14 is a multi-stage centrifugal pump, the liquid piston converter 13 have a volume of 2 m 3, the accumulator 10 is a container having a volume of 200 m third
  • Der vierte Energiespeicher 5 ist für 70 bar Ausgangsdruck und einen Speicherdruck bis zu 200 bar ausgelegt: Die Pumpe 14 ist eine Hydraulikpumpe, die Flüssigkolbenwandler 13 weisen ein Volumen von je 1 m 3 auf, der Druckspeicher 10 ist eine Kaverne mit einem Volumen von 750 m 3 . The fourth energy store 5 is the starting pressure of 70 bar and a storage pressure of up construed to 200 bar: The pump 14 is a hydraulic pump, the liquid piston converter 13 have a volume of 1 m 3, the accumulator 10 is a cavity with a volume of 750 m third
  • Beim Speichern nehmen jeweils die Pumpen 14 elektrische Energie auf, verdichten mittels der Flüssigkolbenwandler 13 in vier Stufen die Umgebungsluft und pumpen diese in die Druckspeicher 10: Ausgehend vom unbeladenen Zustand sind zunächst die Bypässe zwischen den Druckluftspeichern geöffnet. When storing the pumps take each 14 electrical energy, compact means of the liquid piston converter 13 in four stages, the ambient air and pump it into the accumulator 10: starting from the unloaded state the bypasses between the compressed air reservoirs are opened first. Der Wandler 9 des ersten Energiespeichers 2 saugt über den Luftanschluss 7 Umgebungsluft an und füllt alle Druckluftspeicher bis zu seinem Speicherdruck. The converter 9 of the first energy storage 2 drawn in via the air supply 7 in ambient air and fills all the compressed air reservoir up to its storage pressure. Ist dieser erreicht, wird der Bypass 11 zum zweiten Energiespeicher 3 geschlossen und dessen Wandler 9 zusätzlich in Betrieb genommen, bis in den Druckluftspeichern der folgenden Energiespeicher 4, 5 wiederum sein Speicherdruck erreicht ist. If this is reached, the bypass 11 is closed to the second energy storage device 3, and the converter 9 additionally put into operation up to the compressed air reservoirs of the following energy storage 4, 5, in turn, its storage pressure is reached. In derselben Weise werden anschließend auch die weiteren Energiespeicher 4, 5 befüllt. In the same way also the further energy store 4, 5 to be filled subsequently.
  • Beim Entnehmen schiebt jeweils die in vier Stufen sich entspannende Luft die Kolbenflüssigkeit der Flüssigkolben durch die Flüssigkeitsmotoren 15, so dass an deren nicht dargestellten Wellen wieder elektrische Energie abgenommen werden kann: Ausgehend vom beladenen Zustand sind zunächst die Bypässe zwischen den Druckluftspeichern geschlossen. When removing the four levels to relaxing air pushes each piston liquid of the liquid piston through the fluid motor 15 so that at the unillustrated wave electrical energy can be removed again: Starting from the loaded state the bypasses between the compressed air reservoirs are initially closed. Die Luft aus dem Druckspeicher 10 des vierten Energiespeichers 5 wird über alle Wandler 9 stufenweise bis auf Umgebungsdruck entspannt und in die Umgebung abgelassen. The air from the pressure accumulator 10 of the fourth energy store 5 is discharged through all of the transducer 9 in stages to ambient pressure, and to the environment. Ist im Druckspeicher 10 des vierten Energiespeichers 5 dessen Ausgangsdruck (und der Speicherdruck des dritten Energiespeichers 4) erreicht, so wird der Bypass 11 zu diesem geöffnet und der Wandler 9 des vierten Energiespeichers 5 außer Betrieb gesetzt. Is in the pressure accumulator 10 of the fourth power memory 5 whose output pressure (and the storage pressure of the third energy storage device 4) is reached, the bypass 11 is opened to this and the transducer inoperative 9 of the fourth energy store. 5 In derselben Weise werden die Druckspeicher 10 der vorgeschalteten Energiespeicher 1, 2, 3 bis auf Umgebungsdruck geleert. In the same way, the accumulator 10 of the upstream energy storage 1, 2 are emptied 3 to ambient pressure.
  • Das Wärmeausgleichssystem 6 ist mit Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt und weist drei Wärmetauscher 16 zum Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft, zum Wärmetausch mit Grundwasser oder Geothermie und zur Aufnahme von Prozesswärme auf. The thermal compensation system 6 is filled with water as a heat transfer fluid and comprises three heat exchanger 16 for heat exchange with the ambient air to heat exchange with ground water or geothermal energy and for receiving process heat. Die Flüssigkolbenwandler 13 sind mit nicht dargestellten Leitungen für das Wärmeträgermedium durchsetzt und werden von derm Wärmeträgerflüssigkeit um- und durchströmt. The liquid piston converter 13 are interspersed with non-shown lines for the heat transfer medium and are environmentally derm of thermal fluid and passes through. Beim Speichern wird die in den Flüssigkolbenwandlern 13 freiwerdende Wärme zunächst an die Wärmesenke mit der niedrigsten Temperatur abgegeben, im Sommer an das Grundwasser und im Winter an die Umgebungsluft. The program that was released in the liquid piston converters 13 heat is first given to the heat sink with the lowest temperature in the summer to the groundwater and in the winter to the ambient air. Nach dem Speichern werden die Druckspeicher 10 aus der Wärmequelle mit der höchsten Temperatur aufgeheizt, soweit verfügbar aus Prozesswärme, ansonsten im Sommer aus der Umgebungsluft und im Winter aus Geothermie. After saving the accumulators are heated from the heat source with the highest temperature 10, as available from process heat, otherwise in summer from the ambient air, and in winter from geothermal energy. Beim Entnehmen stellen die an die Flüssigkeitsmotoren 15 angeschlossenen Generatoren 20 MWh elektrischer Energie bereit. When removing the devices connected to the fluid motors 15 generators provide 20 MWh of electrical energy. Das erste Energiespeichersystem 1 weist bei einer Temperaturdifferenz von 50 K zwischen Speichern und Entladen einen elektrischen Wirkungsgrad von über 90 % auf. The first energy storage system 1 has an efficiency of over 90% at a temperature difference of 50 K between storing and discharging.
  • Das in den The in Figuren 2a 2a und and 2b 2 B gezeigte zweite Energiespeichersystem 17 weist drei erfindungsgemäße Energiespeicher 18, 19, 20, und wiederum ein gemeinsames Wärmeausgleichssystem 21 und an dem ersten Energiespeicher 18 einen Luftanschluss 22 zur Umgebung auf. second energy storage system 17 shown has three power storage according to the invention 18, 19, 20, and in turn, a common thermal compensation system 21 and to the first energy storage device 18 an air connection 22 to the environment. Auch hier sind die Energiespeicher 18, 19, 20 über eine gemeinsame Luftleitung 23 in Reihe geschaltet. Again, the energy storage 18, 19, 20 are connected via a common air duct 23 in series.
  • Jeder Energiespeicher 18, 19, 20 weist wiederum einen Wandler 24 und einen Druckspeicher 25, jeder Wandler 24 jeweils zwei Flüssigkolbenwandler 26, 27, eine Pumpe 28 und einen Flüssigkeitsmotor 29 auf. In turn, each energy storage device 18, 19, 20 has a transducer 24 and a pressure accumulator 25, each transducer 24 two liquid piston converter 26, 27, a pump 28 and a fluid motor 29th Die Pumpe 28 und der Flüssigkeitsmotor 29 sind alternativ über ein 5/2-Wegeventil 30 mit je zwei Durchflusswegen und einem gesperrten Anschluss je Schaltstellung an die Flüssigkolbenwandler 26, 27 angeschlossen, die Strömungsrichtung der Kolbenflüssigkeit der Flüssigkolben zwischen den Flüssigkolbenwandlern 26, 27 wird über ein mit diesem in Reihe geschaltetes 4/2-Wegeventil 32 mit zwei Durchflusswegen je Schaltstellung gesteuert. The pump 28 and the liquid motor 29 are alternatively by a 5/2-way valve 30 with two flow paths, and a locked connection each switch position of the liquid piston converter 26, 27 are connected, the flow direction of the piston liquid of the liquid piston between the liquid piston transducers 26, 27 is via a 2-way valve 32 is controlled with this series-connected 4 / with two flow paths each switching position. Die Zyklen der Flüssigkolbenwandler 26, 27 der drei Energiespeicher 18, 19, 20 werden durch eine Kopplung 31 der 4/2-Wegeventile 32 synchronisiert, durch eine weitere Kopplung 33 der 5/2-Wegeventile 30 werden die Energiespeicher 18, 19, 20 synchron auf "Speichern" oder "Entnehmen" geschaltet. The cycles of the liquid piston converter 26, 27 of the three energy storage 18, 19, 20 are synchronized by a coupling 31 of the 4/2-way valves 32, by a further coupling 33 of the 5/2-way valves 30, the energy storage 18, 19, 20 are synchronously switched to "Save" or "removing."
  • Im ersten Energiespeicher 18 sind der Luftanschluss 22 und der Druckspeicher 25 wechselweise über ein 4/2-Wegeventil 34 mit zwei Durchflusswegen je Schaltstellung an die Flüssigkolbenwandler 26, 27 angeschlossen, im zweiten Energiespeicher 19 und im dritten Energiespeicher 20 kommt stattdessen jeweils ein 4/3-Wegeventil 35 mit einem Durchflussweg in Nebenschlussschaltung (als "Bypass") in einer zusätzlichen Schaltstellung zum Einsatz. In the first energy storage device 18 of the air connection 22 and the accumulator 25 are alternately of a 4/2-way valve 34 with two flow paths per switch position of the liquid piston converter 26, 27 are connected, in the second energy storage device 19 and the third energy storage device 20 instead is in each case a 4/3 -way valve 35 with a flow path in shunt connection (called "by-pass") in an additional switch position for use. In der Nebenschlussschaltstellung wird der Druckspeicher 25 jeweils mit dem Druckspeicher 25 des vorgeschalteten Energiespeichers 18, 19 verbunden. In the shunt switching position, the pressure accumulator 25 is connected to the accumulator 25 of the upstream energy accumulator 18, 19th
  • Der erste Energiespeicher 18 ist für Umgebungsdruck (1 bar) als Ausgangsdruck und einen Speicherdruck bis zu 5 bar ausgelegt: Die Pumpe 28 ist eine einfache Umwälzpumpe, die Flüssigkolbenwandler 26, 27 weisen ein Volumen von je 25 m 3 auf, der Druckspeicher 25 ist ein Behälter mit einem Volumen von 200 m 3 . The first energy store 18 is for ambient pressure (1 bar) designed as a base pressure and a storage pressure of up to 5 bar: The pump 28 is a simple circulation pump, the liquid piston converter 26, 27 have a volume of 25 m 3, the accumulator 25 is a container having a volume of 200 m 3.
  • Der zweite Energiespeicher 19 ist für 5 bar Ausgangsdruck und einen Speicherdruck bis zu 20 bar ausgelegt: Die Pumpe 28 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe, die Flüssigkolbenwandler 26, 27 weisen ein Volumen von 8 m 3 auf, der Druckspeicher 25 ist ein Behälter mit einem Volumen von 200 m 3 . The second energy storage device 19 is designed bar for 5 bar outlet and a storage pressure of up to 20: The pump 28 is a multi-stage centrifugal pump, the liquid piston converter 26, 27 have a volume of 8 m 3, the accumulator 25 is a container having a volume of 200 m 3.
  • Der dritte Energiespeicher 20 ist für 20 bar Ausgangsdruck und einen Speicherdruck bis zu 70 bar ausgelegt: Die Pumpe 28 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe, die Flüssigkolbenwandler 26, 27 weisen ein Volumen von 2 m 3 auf, der Druckspeicher 25 ist ein Behälter mit einem Volumen von 750 m 3 . The third energy storage 20 is the starting pressure of 20 bar and a storage pressure of up designed bar to 70: The pump 28 is a multi-stage centrifugal pump, the liquid piston converter 26, 27 have a volume of 2 m 3, the accumulator 25 is a container having a volume of 750 m 3.
  • In der in In the in Figur 2a 2a gezeigten Darstellung befinden sich die Energiespeicher 18, 19, 20 im Speicherbetrieb auf einem Druckniveau unterhalb des Speicherdrucks des ersten Energiespeichers 18: Nur die Pumpe 28 des ersten Energiespeichers 18 ist aktiv und pumpt die Kolbenflüssigkeit der Flüssigkolben aus dem rechten Flüssigkolbenwandler 27 in den linken Flüssigkolbenwandler 26. Hierdurch wird Umgebungsluft im rechten Flüssigkolbenwandler 27 aus der Umgebung angesaugt und im linken Flüssigkolbenwandler 26 in die Druckspeicher 25 ausgeschoben. Representation shown are the energy storage 18, 19, 20 in the memory operating at a pressure level below the storage pressure of the first energy storage device 18: only the pump 28 of the first energy storage device 18 is active, and inflated the piston liquid of the liquid piston out of the right liquid piston converter 27 into the left liquid piston converter 26 . in this way, ambient air is sucked in the right liquid piston transducer 27 from the environment and ejected in the left liquid piston transducer 26 in the pressure accumulator 25. Durch Umschalten des 4/2-Wegeventils 32 zwischen Flüssigkolbenwandlern 26, 27 und Pumpe 28 wird die Strömungsrichtung der Kolbenflüssigkeit der Flüssigkolben umgekehrt und zugleich durch Umschalten des 4/2-Wegeventils 34 zwischen Flüssigkolbenwandlern 26, 27 und Druckspeicher 25 der Anschluss an die Umgebungsluft und an dem Druckspeicher 25 vertauscht. By changing over the 4/2-way valve 32 between the liquid piston transducers 26, 27 and pump 28, the flow direction of the piston liquid of the liquid piston is reversed and at the same time by switching the 4/2-way valve 34 between the liquid piston transducers 26, 27 and pressure accumulator 25, the connection to the surrounding air and reversed to the pressure accumulator 25th
  • Sobald in den drei Druckspeichern 25 der Speicherdruck des ersten Energiespeichers 18 erreicht ist, werden im zweiten Energiespeicher 19 dessen Flüssigkolbenwandler 26, 27 und Druckspeicher 25 durch Umschalten des 4/3-Wegeventils 35 verbunden und dessen Pumpe 28 in Betrieb genommen. is reached when in the three accumulators 25, the accumulator pressure of the first energy storage device 18, the liquid piston converter 26, 27 and pressure accumulator 25 is connected in the second energy storage 19 by changing over the 4/3-way valve 35 and operated in order to pump 28th Sobald in den Druckspeichern 25 des zweiten Energiespeichers 19 und des dritten Energiespeichers 20 der Speicherdruck des zweiten Energiespeichers 19 erreicht ist, wird in gleicher Weise der Wandler 24 des dritten Energiespeichers 20 in Betrieb genommen. Once in the accumulators 25 of the second energy storage device 19 and the third energy storage device 20 of the storage pressure of the second energy store is reached 19, is taken in the same manner the transducer 24 of the third energy storage device 20 in operation.
  • Zum Entnehmen wird das 5/2-Wegeventil 30 umgeschaltet und damit in allen Energiespeichern 18, 19, 20 der Flüssigkeitsmotor 29 mit den To remove the 5/2-way valve 30 is switched, and thus in all the energy storage devices 18, 19, 20 of the fluid motor 29 with the
  • Flüssigkolbenwandlern 26, 27 verbunden. Liquid piston transducers 26, connected 27th Die verdichtete Luft aus dem Druckspeicher 25 des dritten Energiespeichers 20 wird in dessen Flüssigkolbenwandlern 26, 27 auf den Speicherdruck des zweiten Energiespeichers 19 entspannt, strömt in dessen Druckspeicher 25 und wird in dessen Flüssigkolbenwandlern 26, 27 auf den Speicherdruck des ersten Energiespeichers 18 weiter auf Umgebungsdruck entspannt und durch den Luftanschluss 22 in die Umgebung abgelassen. The compressed air from the pressure accumulator 25 of the third energy storage device 20 is depressurized in the liquid piston converters 26 27 to the accumulator pressure of the second energy accumulator 19, flows into the accumulator 25, and is in the liquid piston transducers 26, 27 to the storage pressure of the first energy storage device 18 further to ambient pressure relaxed and discharged through the air port 22 into the environment.
  • Sobald im Druckspeicher 25 des dritten Energiespeichers 20 der Speicherdruck des zweiten Energiespeichers 19 erreicht ist, wird im dritten Energiespeicher 20 das 4/3-Wegeventil 35 die Nebenschlussschaltstellung eingestellt. Once in the print memory 25 of the third energy storage device 20 of the storage pressure of the second energy store is reached 19, the 4/3-way valve 35 is set to the shunt switching position in the third energy storage 20th Die Luft aus strömt dann nur noch durch die Flüssigkolbenwandler 26, 27 des ersten Energiespeichers 18 und des zweiten Energiespeichers 19. Sobald im Druckspeicher 25 des zweiten Energiespeichers 19 der Speicherdruck des ersten Energiespeichers 18 erreicht ist, wird in gleicher Weise der Wandler 24 des zweiten Energiespeichers 19 außer Betrieb genommen. The air then flows only through the liquid piston converter 26, 27 of the first energy storage device 18 and the second energy storage device 19. Once in the pressure accumulator 25 of the second energy accumulator 19, the accumulator pressure of the first energy store is reached 18, in the same manner the transducer 24 of the second energy storage device 19 decommissioned.
  • Auch bei dem zweiten Energiespeichersystem 17 ist das Wärmeausgleichssystem 21 mit Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt. Also in the second energy storage system 17, the thermal compensation system 21 is filled with water as a heat transfer fluid. Hier kommt aber nur ein Wärmetauscher 36 zum Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft zum Einsatz. Here, however, is only one heat exchanger 36 for heat exchange with the ambient air is used. Beim Speichern wird die in den Flüssigkolbenwandlern 26, 27 freiwerdende Wärme an die Umgebungsluft abgegeben, beim Entnehmen wird der Wärmebedarf in den Flüssigkolbenwandlern 26, 27 aus der Umgebungsluft gedeckt. When saving is the discharged into the liquid piston transducers 26, 27 heat released to the ambient air upon removal, the heat requirement in the liquid piston transducers 26, covered from the ambient air 27th Beim Entnehmen stellen die an die Flüssigkeitsmotoren 29 angeschlossenen Generatoren 5,2 MWh elektrischer Energie bereit. When removing the devices connected to the fluid motors 29 generators provide 5.2 MWh of electrical energy. Das zweite Energiespeichersystem 17 weist einen elektrischen Wirkungsgrad von 80 % auf. The second energy storage system 17 has an electrical efficiency of 80%.
  • Der in in Figur 3 Figure 3 dargestellte erfindungsgemäße Energiespeicher 37 weist einen Wandler 38 zum Verdichten von Luft von Umgebungsdruck auf einen Speicherdruck und einen Druckspeicher 39 zum Speichern der verdichteten Luft sowie ein Wärmeausgleichssystem 40 auf, mittels dessen beim Verdichten anfallende Wärme abführbar und beim Entspannen der verdichteten Luft benötigte Wärme zuführbar ist. illustrated energy storage device according to the invention 37 comprises a transducer 38 for compressing air from ambient pressure to a storage pressure and an accumulator 39 for storing the compressed air and a thermal compensation system 40, by means of which dissipated during compression heat produced and required while relaxing the compressed air heat can be supplied. In dem erfindungsgemäßen Energiespeicher 37 wird bei Stromüberschuss im Versorgungsnetz Umgebungsluft auf bis zu 300 bar annähernd isotherm verdichtet und gespeichert. In the inventive energy storage 37 is compressed during a power surplus in the supply network ambient air up to 300 bar approximately isothermally and stored. Bei hohen Strompreisen oder Strombedarf wird die verdichtete Luft wieder auf Umgebungsdruck annähernd isotherm entspannt und dabei die gespeicherte Energie in Strom zurückgewandelt. At high electricity prices or demand for electricity, the compressed air is converted back approximately isothermally expanded to ambient pressure while the stored energy into electricity.
  • Zum Speichern wird die an einem Luftanschluss 41 entnommene Umgebungsluft zunächst in drei Stufen mit Turbomaschinen 42 auf etwa 10 bar und ein Zehntel des ursprünglichen Volumens verdichtet. For storing the extracted at an air port 41, ambient air is first compressed to approximately 10 bar and a tenth of the original volume in three stages with turbomachinery 42nd Zwischen den Turbomaschinen 42 wird die Luft mittels Wärmetauschern 43 gekühlt. Between the turbo machinery 42, the air is cooled by means of heat exchangers 43rd
  • Die vorverdichtete Luft wird mit mehreren parallel und gegeneinander phasenverschoben betriebenen Flüssigkolbenwandlern 44 weiter verdichtet. The pre-compressed air is further compressed with a plurality of parallel and mutually phase-displaced driven liquid piston transducers 44th Flüssigkolbenwandler sind insbesondere bei geringen Volumenströmen und hohen Differenzdrücken im Vergleich zu Turbomaschinen effizienter und technisch weniger aufwändig. Liquid piston converter are more efficient and technically less complex, particularly at low flow rates and high differential pressures compared to turbomachinery. Je nach verfügbarer elektrischer Leistung und abhängig vom bereits in dem Druckspeicher 39 erreichten Druckniveau wird die Luft in Takten von 10 bis 60 Sekunden von 10 bar weiter auf bis zu 300 bar verdichtet. Depending on the available electrical power and depending on the already achieved in the pressure accumulator 39 pressure level, the air in cycles of 10 to 60 seconds from 10 bar is further compressed up to 300 bar.
  • Die Flüssigkolbenwärmetauscher sind - wie auch in den vorherigen Ausführungsbeispielen - als allgemein bekannte Rohrbündelwärmeübertrager ausgebildet: In den Innenrohren wird die Luft verdichtet und anschließend durch die Kolbenflüssigkeit verdrängt und in den Druckspeicher 39 ausgeschoben. The liquid piston heat exchangers are - designed as a well-known shell and tube heat exchanger - as in the previous embodiments: In the inner tubes, the air is compressed and subsequently displaced by the piston fluid and pushed into the accumulator. 39 Im Mantel führt die Wärmeträgerflüssigkeit die Verdichtungswärme ab. In the shell, the heat transfer fluid dissipates the heat of compression. Die Rückkühlung erfolgt bevorzugt an die Umgebung mittels eines trockenen Rückkühlers oder eines Kühlturms. The re-cooling is preferably carried out to the surroundings by means of a dry return cooler or a cooling tower. Je niedriger die Rückkühltemperatur ist, desto mehr Druckluft kann bei gleicher aufgewendeter elektrischer Energiemenge verdichtet werden. The lower the re-cooling temperature is, the more compressed air can be compressed for the same amount of expended electrical energy.
  • Das Wärmeausgleichssystem 40 besteht aus einem Prozesswärmeübertrager 45 und einem Außenluft- und Wasserwärmeübertrager 46, einer Pumpe 47 für die Wärmeträgerflüssigkeit (hier: Wasser), den Wärmetauschern 43 zwischen den Turbomaschinen 42 und am Druckspeicher 39 sowie einer Wärmeträgerleitung 48 von der Pumpe 47 über den Druckspeicher 39, die Flüssigkolbenwandler 44 und die Wärmetauscher zwischen den Turbomaschinen 42. The thermal compensation system 40 consists of a process heat exchanger 45 and an outdoor air and the water heat exchanger 46, a pump 47 for the heat transfer fluid (here: water), the heat exchangers 43 between the turbomachine 42 and the pressure accumulator 39 and a heat transfer line 48 from the pump 47 via the pressure accumulator 39, the liquid piston converter 44 and the heat exchangers between the turbomachinery 42nd
  • Da die technische Arbeit bei der Verdichtung von 10 bar auf 300 bar proportional zur Druckdifferenz zunimmt, werden in der Wandlergruppe 49 zum Pumpen der Kolbenflüssigkeit vier einzelne Axialkolbenmaschinen 50 eingesetzt. Since the technical work in the compression of 10 bar to 300 bar increases in proportion to the pressure difference, four individual axial piston machines 50 are used in the transducer group 49 for pumping of the piston liquid.
  • Die auf bis zu 300 bar verdichtete Druckluft wird in dem Druckspeicher 39 bei Umgebungstemperatur gespeichert. The up to 300 bar pressure compressed air is stored in the accumulator 39 at ambient temperature. Der Druckspeicher 39 kann aus Batterien von Druckgasflaschen oder anderen Druckbehältern (beispielsweise Stahl- oder Stahl-Beton-Tanks) bestehen. The pressure accumulator 39 may consist of batteries of compressed gas cylinders or other pressure vessels (for example, steel or reinforced concrete tanks). Damit sich die Luft in dem Druckspeicher 39 beim Beladen nicht übermäßig erwärmt und beim Entladen nicht abkühlt, muss auch dort Wärme zu- bzw. abgeführt werden. This means that the air is not heated in the accumulator 39 during loading excessive and does not cool down during unloading, must there heat supplied and be discharged. Bei Batterien von Gasflaschen reicht unter Umständen deren Oberfläche für die Wärmeübertragung aus. For batteries of gas cylinders it might be sufficient for the surface heat transfer. In diesem Fall könnte relativ einfach durch eine Umspülung der Flaschen für eine ausreichende Kühl- und Heizwirkung gesorgt werden. In this case, the bottles could be made for an adequate cooling and heating effect of relatively simply by flushing. In größeren Tanks müssen Wärmetauscherrohrschlangen integriert werden. In larger tanks heat exchanger coils have to be integrated.
  • Figur 4a 4a zeigt die Füllstände 51 - 55 der Kolbenflüssigkeit in den Flüssigkolbenwandlern 44 in einem Zyklus beim Laden des erfindungsgemäßen Energiespeichers 37: Zu jedem Zeitpunkt wird gleichzeitig in vier Flüssigkolbenwandlern 44 Luft verdichtet. shows the levels 51-55 of the piston liquid in the liquid piston transducers 44 in a cycle during charging of the energy accumulator 37 according to the invention: At each time point 44, air is simultaneously in four liquid piston transducers compacted. Hierzu wird die Kolbenflüssigkeit (hier: Hydrauliköl) mittels der elektrisch betriebenen Wandlergruppe 49 aus dem jeweils fünften Flüssigkolbenwandler 44 entnommen und in die vier verdichtenden Flüssigkolbenwandler 44 gepumpt. For this purpose, the piston fluid (here: hydraulic oil) is removed by means of the electrically driven transducer group 49 from the respective fifth liquid piston converter 44 and pumped into the four compressed liquid piston transducer 44th Der fünfte Flüssigkolbenwandler 44 saugt durch die ausströmende Kolbenflüssigkeit zugleich in einem Fünftel eines Taktes die von den Turbomaschinen 42 vorverdichtete Umgebungsluft an. The fifth liquid piston converter 44 drawn in through the flowing fluid at the same time the piston in one-fifth of a cycle, the pre-compressed by the turbo machinery 42 to ambient air.
  • Zum gleichen Zeitpunkt, wenn der fünfte Flüssigkolbenwandler 44 vollständig mit Luft gefüllt ist, wird in einem der zuvor verdichtenden Flüssigkolbenwandler 44 die verdichtete Luft vollständig in den Druckspeicher 39 ausgeschoben. At the same time when the fifth liquid piston converter 44 is completely filled with air, in one of the previously compressed liquid piston converter 44, the compressed air is fully inserted into the pressure accumulator. 39 Durch Umstellen von Ventilen in einer hydraulischen Kolbensteuerung 56 werden die Funktionen der Flüssigkolbenwandler 44 dann getauscht: Aus dem Flüssigkolbenwandler 44, aus dem gerade die verdichtete Luft ausgeschoben wurde und somit vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt ist, entnehmen nun alle anderen die Kolbenflüssigkeit. By switching of valves in a hydraulic piston control 56, the functions of the liquid piston converter 44 then exchanged: From the liquid piston converter 44, from the straight, the compressed air was ejected and is thus completely filled with the liquid, then all the other remove the piston liquid. Und in dem Flüssigkolbenwandler 44, aus dem zum vorherigen Teiltakt noch die Flüssigkeit entzogen wurde, beginnt nun die Verdichtung, indem die Wandlergruppe 49 dort die Kolbenflüssigkeit einpresst. And in the liquid piston converter 44, from which the liquid has been withdrawn to the previous part-stroke still now the compression begins by setting the transducer group 49 there einpresst the piston liquid. Entsprechend werden durch Ventile in einer Luftsteuerung 57 die Flüssigkolbenverdichter mit der vorverdichteten Luft aus den Turbomaschinen 42, während der Verdichtung verschlossen und bei Erreichen des jeweils aktuellen Speicherdrucks mit dem Druckspeicher 39 verbunden. Accordingly by valves in an air control system 57, the liquid piston compressor with the pre-compressed air from the turbo-machine 42, during the compression sealed and connected on reaching the current accumulator pressure with the accumulator. 39
  • Figur 4b 4b zeigt die Füllstände 51 - 55 der Kolbenflüssigkeit in den Flüssigkolbenwandlern 44 in einem Zyklus beim Entnehmen von Energie aus dem dritten Energiespeichersystem: Beim Entspannungsvorgang leitet die Luftsteuerung 57 verdichtete Luft aus dem Druckspeicher 39 in den Flüssigkolbenzylinder, der gerade vollständig mit der Kolbenflüssigkeit gefüllt ist. shows the levels 51-55 of the piston liquid in the liquid piston transducers 44 in a cycle during the removal of energy from the third energy storage system: In the expansion process the air control leads 57 compressed air from the pressure accumulator 39 in the liquid piston cylinder which is just completely filled with the piston fluid. Nach Öffnen des entsprechenden Ventils in der Wandlergruppe 49 wird die Kolbenflüssigkeit durch die expandierende Druckluft verdrängt und durch die Wandlergruppe 49 ausgeschoben und erzeugt über nicht dargestellte, an die Wandlergruppe 49 angeschlossene Generatoren Strom. After opening the corresponding valve in the transducer group 49, the piston fluid is displaced by the expanding compressed air and discharged through the transducer assembly 49 and generates, not shown, connected to the transducer group 49 generators stream. Die Kolbenflüssigkeit von vier jeweils gleichzeitig entspannenden Flüssigkolbenwandlern 44 strömt in einen fünften Flüssigkolbenwandler 44, in dem die Luft bereits auf den Druck von ca. 10 bar entspannt wurde. The piston fluid of four each simultaneously relaxing liquid piston transducers 44 flows into a fifth liquid piston converter 44, in which the air has been expanded to the pressure of about 10 bar. Durch die einströmende Kolbenflüssigkeit wird die Luft aus diesem Flüssigkolbenwandler 44 zu den Turbomaschinen 42 ausgeschoben, die sie wieder dreistufig jeweils mit Nacherwärmung von 10 bar auf Umgebungsdruck entspannen. Flowing fluid through the piston, the air is pushed out of this liquid piston converter 44 to the turbomachine 42, they relax again in three stages each with reheating of 10 bar to ambient pressure.
  • Während der Entspannung werden sämtliche Flüssigkolbenwandler 44 von der im Mantel strömenden Wärmeträgerflüssigkeit beheizt. During the relaxation all liquid piston converter 44 are heated by the flowing in the jacket heat transfer fluid. Die Wärme kommt entweder aus der Umgebung, welche z. The heat comes either from the environment, which for. B. über Luft/Wasser-Wärmeübertrager gewonnen wird oder aus industrieller Abwärme. B. is obtained through air / water heat exchanger or from industrial waste heat. Je höher die Temperatur bei der Entspannung ist, desto mehr elektrischer Strom wird pro Kilogramm gespeicherter Druckluft erzeugt. The higher the temperature in the depressurization, the more electric power is generated per kilogram of stored compressed air.
  • Entsprechend ersten Simulationen werden bei einer Temperaturdifferenz von ca. 100 K zwischen Verdichtung und Entspannung sämtliche Verluste der einzelnen Anlagenkomponenten durch die zusätzlich freiwerdende technische Arbeit wieder ausgeglichen. Accordingly, the first simulations are all losses of individual system components compensated at a temperature difference of about 100 K between compression and expansion through the addition released technical work. Dadurch entspricht die eingespeiste Strommenge in etwa der ausgespeisten Strommenge. Thereby, the injected current amount roughly equivalent to the amount of current outflows. Bei gleicher Verdichtungs- und Entspannungstemperatur wird ein elektrischer Wirkungsgrad wie bei adiabaten Druckluftspeichern von ca. 0,7 erreicht, welcher im Wesentlichen durch die Verluste in den Axialkolbenmaschinen 50 und in den Turbomaschinen 42 begründet ist. At equal compression and relaxation temperature, an electrical efficiency is achieved as in adiabatic compressed air storage of approximately 0.7, which is mainly due to the losses in the axial piston 50 and into the turbo machine 42nd
  • In den Zeichnungsfiguren sind are in the drawings
  • 1 1
    Energiespeichersystem Energy storage system
    2 2
    Energiespeicher energy storage
    3 3
    Energiespeicher energy storage
    4 4
    Energiespeicher energy storage
    5 5
    Energiespeicher energy storage
    6 6
    Wärmeausgleichssystem Heat compensation system
    7 7
    Luftanschluss air connection
    8 8th
    Luftleitung air line
    9 9
    Wandler converter
    10 10
    Druckspeicher accumulator
    11 11
    Bypass bypass
    12 12
    Ventil Valve
    13 13
    Flüssigkolbenwandler Liquid piston converter
    14 14
    Pumpe pump
    15 15
    Flüssigkeitsmotor liquid engine
    16 16
    Wärmetauscher heat exchangers
    17 17
    Energiespeichersystem Energy storage system
    18 18
    Energiespeicher energy storage
    19 19
    Energiespeicher energy storage
    20 20
    Energiespeicher energy storage
    21 21
    Wärmeausgleichssystem Heat compensation system
    22 22
    Luftanschluss air connection
    23 23
    Luftleitung air line
    24 24
    Wandler converter
    25 25
    Druckspeicher accumulator
    26 26
    Flüssigkolbenwandler Liquid piston converter
    27 27
    Flüssigkolbenwandler Liquid piston converter
    28 28
    Pumpe pump
    29 29
    Flüssigkeitsmotor liquid engine
    30 30
    5/2-Wegeventil 5/2-way valve
    31 31
    Kopplung coupling
    32 32
    4/2-Wegeventil 4/2-way valve
    33 33
    Kopplung coupling
    34 34
    4/2-Wegeventil 4/2-way valve
    35 35
    4/3-Wegeventil 4/3-way valve
    36 36
    Wärmetauscher heat exchangers
    37 37
    Energiespeicher energy storage
    38 38
    Wandler converter
    39 39
    Druckspeicher accumulator
    40 40
    Wärmeausgleichssystem Heat compensation system
    41 41
    Luftanschluss air connection
    42 42
    Turbomaschine turbomachinery
    43 43
    Wärmetauscher heat exchangers
    44 44
    Flüssigkolbenwandler Liquid piston converter
    45 45
    Prozesswärmeübertrager Process heat exchanger
    46 46
    Außenluft- und Wasserwärmeübertrager Fresh air and water heat exchanger
    47 47
    Pumpe pump
    48 48
    Wärmeträgerleitung Heat transfer line
    49 49
    Wandlergruppe converter group
    50 50
    Axialkolbenmaschine axial piston
    51 51
    Füllstand 1 level 1
    52 52
    Füllstand 2 level 2
    53 53
    Füllstand 3 level 3
    54 54
    Füllstand 4 level 4
    55 55
    Füllstand 5 level 5
    56 56
    Kolbensteuerung piston control
    57 57
    Luftsteuerung air control

Claims (15)

  1. Energiespeicher (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20, 37) mit einem Wandler (9, 24, 38) zum Verdichten von Luft von einem Ausgangsdruck bis auf einen Speicherdruck unter Einsatz von Energie sowie zum Entspannen der Luft von dem Speicherdruck auf den Ausgangsdruck, und mit einem Druckspeicher (10, 25, 39), in den die mittels des Wandlers (9, 24, 38) verdichtete Luft ladbar und aus dem die verdichtete Luft zum Entspannen durch den Wandler (9, 24, 38) wieder ablassbar ist, wobei beim Ablassen an einer rotierbaren Welle des Wandlers (9, 24, 38) die Energie im Wesentlichen zurück gewinnbar ist, wobei der Wandler (9, 24, 38) mindestens einen Flüssigkolbenwandler (13, 26, 27, 44) mit jeweils einem Flüssigkolben zum Verdichten und Entspannen der Luft aufweist, eine Pumpe (14, 28) zum Pumpen einer Kolbenflüssigkeit des mindestens einen Flüssigkolben unter Einsatz der Energie sowie einen mittels der Kolbenflüssigkeit antreibbaren Flüssigkeitsmotor (15, 29) zum Antreiben der Welle, wobei aus dem mindes Energy storage (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20, 37) having a transducer (9, 24, 38) for compressing air from an initial pressure to a storage pressure using energy as well as to relax the air from the accumulator pressure to the starting pressure, and with a pressure accumulator (10, 25, 39), in which the means of the transducer (9, 24, 38) compressed air can be loaded and from which the compressed air to relax by the transducer (9, 24, 38 ) is again drainable, wherein when draining on a rotatable shaft of the transducer (9, 24, 38) the energy is substantially returned recoverable, wherein the transducer (9, 24, 38) at least one liquid piston transducer (13, 26, 27, 44 ) having respectively a liquid piston to compress and relax the air, a pump (14, 28) for pumping a piston liquid of the at least one liquid piston using the energy as well as a drivable means of the piston liquid fluid motor (15, 29) for driving the shaft, wherein from the Minim tens einen Flüssigkolbenwandler (13, 26, 27, 44) mittels einer Wärmeträgerflüssigkeit Wärme abführbar und in den mindestens einen Flüssigkolbenwandler (13, 26, 27, 44) mittels der Wärmeträgerflüssigkeit Wärme zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit von der Kolbenflüssigkeit fluidtechnisch getrennt ist. least a liquid piston transducer (13, 26, 27, 44) by means of a heat carrier liquid heat dissipated and in the at least one liquid piston transducer (13, 26, 27, 44) heat can be supplied by means of the heat transfer fluid, characterized in that the heat transfer fluid from the piston liquid separated fluidly is.
  2. Energiespeicher (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20, 37) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch einen von der Wärmeträgerflüssigkeit durchflossenen Wärmetauscher (16) an dem Druckspeicher (10, 25, 39), mittels dessen Wärme aus dem Druckspeicher (10, 25, 39) abführbar und Wärme dem Druckspeicher (10, 25, 39) zuführbar ist. Energy storage (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20, 37) according to one of the preceding claims, characterized by a traversed by the heat transfer liquid heat exchanger (16) to the pressure accumulator (10, 25, 39), from means of which heat the pressure accumulator (10, 25, 39) and heat can be discharged to the accumulator (10, 25, 39) can be fed.
  3. Energiespeicher (37) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Turbomaschine (42) zum Vorverdichten oder Nachentspannen der Luft zwischen einem Luftanschluss (41) und dem mindestens einen Flüssigkolbenwandler (44). Energy storage device (37) according to one of the preceding claims, characterized by at least one turbomachine (42) for supercharging or Nachentspannen of air between an air connection (41) and the at least one liquid piston transducer (44).
  4. Energiespeicher (37) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl der Flüssigkolbenwandler (44), zum Laden eines gemeinsamen Druckspeichers (39), sowie durch eine Kolbensteuerung (56) zum Verbinden jeweils genau eines ersten der Flüssigkolbenwandler (44) aus der Mehrzahl mit den übrigen Flüssigkolbenwandlern (44) aus der Mehrzahl. Energy storage device (37) according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of the liquid piston converter (44) for loading a common pressure accumulator (39), and by a piston control (56) for connecting in each case precisely a first of said liquid piston transducer (44) of the plurality with the remaining liquid piston transducers (44) of the plurality.
  5. Energiespeicher (37) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch eine Wandlergruppe (49) mit mindestens einer Axialkolbenmaschine (50) je Flüssigkolbenwandler (44). Energy storage device (37) according to the preceding claim, characterized by a transducer array (49) having at least one axial piston (50) for each liquid piston transducer (44).
  6. Energiespeichersystem (1, 17) mit einem ersten Energiespeicher (2, 18) für einen ersten Speicherdruck und einem zweiten Energiespeicher (5, 20) für einen zweiten Speicherdruck oberhalb des ersten Speicherdrucks jeweils nach einem der vorgenannten Ansprüche, sowie mit einem Luftanschluss (7, 22) aus einer Umgebung des Energiespeichersystems (1, 17) zu dem Wandler (9, 24) des ersten Energiespeichers (2, 18) und mit einer Luftleitung (8, 23) zwischen dem Wandler (9, 24) des ersten Energiespeichers (2, 18) und dem Wandler (9, 24) des zweiten Energiespeichers (5, 20). The energy storage system (1, 17) having a first energy store (2, 18) for a first storage pressure and a second energy store (5, 20) for a second storage pressure above the first accumulator pressure in each case to one of the preceding claims, as well as with an air connection (7, 22) from an environment of the energy storage system (1, 17) to the transducer (9, 24) of the first energy store (2, 18) and to an air line (8, 23) between the transducer (9, 24) of the first energy store (2 , 18) and the transducer (9, 24) of the second energy store (5, 20).
  7. Energiespeichersystem (1, 17) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch einen Bypass (11) zwischen dem Druckspeicher (10, 25) des ersten Energiespeichers (2, 18) und dem Druckspeicher (10, 25) des zweiten Energiespeichers (5, 20). The energy storage system (1, 17) according to the preceding claim, characterized by a bypass (11) between the pressure accumulator (10, 25) of the first energy store (2, 18) and the accumulator (10, 25) of the second energy store (5, 20) ,
  8. Energiespeichersystem (1, 17) nach einem der Ansprüche 6 und 7, gekennzeichnet durch mindestens einen weiteren Energiespeicher (3, 4, 19) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für einen weiteren Speicherdruck zwischen dem ersten Speicherdruck und dem zweiten Speicherdruck, wobei der Wandler (9, 24) des mindestens einen weiteren Energiespeichers (3, 4, 19) die Luftleitung (8, 23) unterbricht. The energy storage system (1, 17) according to one of claims 6 and 7, characterized by at least one further energy storage device (3, 4, 19) according to any one of claims 1 to 5 for a further memory pressure between the first accumulator pressure and the second accumulator pressure, said transducer (9, 24) of the at least one further energy accumulator (3, 4, 19) the air duct (8, 23) interrupts.
  9. Verfahren zum Betrieb eines Energiespeichers (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20, 37), wobei beim Speichern mittels eines Wandlers (9, 24, 38) unter Einsatz von Energie Luft in einen Druckspeicher (10, 25, 39) gepumpt und dabei von einem Ausgangsdruck bis auf einen Speicherdruck verdichtet wird und wobei beim Entnehmen die Luft aus dem Druckspeicher (10, 25, 39) durch den Wandler (9, 24, 38) abgelassen und auf den Ausgangsdruck entspannt und dabei an einer rotierbaren Welle des Wandlers (9, 24, 38) die Energie im Wesentlichen zurückgewonnen wird, wobei in dem Wandler (9, 24, 38) die Luft im Wesentlichen isotherm verdichtet und entspannt wird, wobei beim Verdichten aus dem Wandler (9, 24, 38) mittels einer Wärmeträgerflüssigkeit Wärme abgeführt und beim Entspannen in den Wandler (9, 24, 38) mittels der Wärmeträgerflüssigkeit Wärme zugeführt wird, wobei der Wandler (9, 24, 38) mindestens einen Flüssigkolbenwandler (13, 26, 27, 44) mit jeweils einem Flüssigkolben zum Verdichten und Entsp Method for operating an energy accumulator (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20, 37), in storing means of a transducer (9, 24, 38) using energy air (in a pressure accumulator 10, 25, 39 is pumped) and thereby compacted from an initial pressure to a storage pressure, and wherein drained when removing the air from the pressure accumulator (10, 25, 39) through the transducer (9, 24, 38) and expanded to the outlet pressure and thereby rotatable in a shaft of the transducer (9, 24, 38) is recovered energy substantially, in the transducer (9, 24, 38) isothermally compressed air substantially and is relaxed, whereby during compression of the transducer (9, 24, 38 ) is discharged by means of a heat transfer fluid heat and while relaxing in the transducer (9, 24, 38) is fed by means of the heat carrier liquid heat, wherein the transducer (9, 24, 38) at least one liquid piston transducer (13, 26, 27, 44) each having a liquid piston for compacting and Unlock annen der Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit in einem Wärmeausgleichssystem (6, 21, 40) von einer Kolbenflüssigkeit des Flüssigkolbenwanders (13, 26, 27, 44) fluidtechnisch getrennt ist. having annen the air, characterized in that the heat transfer fluid in a heat balancing system (6, 21, 40) of a piston liquid of the liquid piston Wanders (13, 26, 27, 44) is fluidly isolated.
  10. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beim Speichern aus dem Druckspeicher (10, 25, 39) Wärme derart abgeführt wird, dass eine Temperatur in dem Druckspeicher (10, 25, 39) nicht steigt. Method according to the preceding claim, characterized in that when saving from the pressure accumulator (10, 25, 39) heat is removed such that a temperature in the pressure accumulator (10, 25, 39) does not rise.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Speichern und Entnehmen dem Druckspeicher (10, 25, 39) Wärme zugeführt wird. Method according to one of claims 9 and 10, characterized in that between the storing and unloading the pressure accumulator (10, 25, 39) when heat is applied.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Entnehmen dem Druckspeicher (10, 25, 39) Wärme derart zugeführt wird, dass eine Temperatur in dem Druckspeicher (10, 25, 39) nicht sinkt. A method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that when removing the pressure accumulator (10, 25, 39), heat is supplied such that a temperature in the pressure accumulator (10, 25, 39) does not decrease.
  13. Verfahren zum Betrieb einer Mehrzahl von Energiespeichern (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20) jeweils gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Ausgangsdruck eines ersten der Energiespeicher (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20) ein Umgebungsdruck und der Ausgangsdruck jedes weiteren der Energiespeicher (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20) jeweils der Speicherdruck eines der Energiespeicher (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20) ist. A method of operating a plurality of energy storage devices (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20) each by a process according to any one of claims 9 to 12, wherein the output pressure of a first energy store (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20), an ambient pressure and the output pressure of each of another of the energy storage (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20) each of the storage pressure of the energy store (2, 3, 4, 5, 18, 19, 20 ) is.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wandler (38) eine Mehrzahl der Flüssigkolbenwandler (44) derart phasenverschoben arbeiten, dass zu jedem Zeitpunkt ein erster der Flüssigkolbenwandler (44) aus der Mehrzahl den übrigen Flüssigkolbenwandlern (44) aus der Mehrzahl entgegengesetzt arbeitet. A method according to claim 9, characterized in that, in the transducer (38) comprises a plurality of the liquid piston transducer (44) operate in such a phase that is opposite at all times a first of said liquid piston transducer (44) from the plurality of the remaining liquid piston transducers (44) of the plurality is working.
  15. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Zeitpunkt die Kolbenflüssigkeit zwischen dem ersten und den übrigen Flüssigkolbenwandlern ausgetauscht wird. Method according to the preceding claim, characterized in that at any time the piston fluid is exchanged between the first and the other liquid piston transducers.
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